Orthogonaal gemonteerde combisensor uit de CMS390-serie

De CMS390 is ontworpen voor orthogonale montage op zijn zijkant, niet voor vlakke montage. In deze stand lopen de Z-as voor hoeksnelheid en de X-as voor versnelling parallel aan de PCBA, terwijl de Y-as voor versnelling loodrecht op de printplaat staat. In combinatie met een vlak gemonteerde CMS300 op dezelfde assemblage kan deze configuratie een sensoropstelling voor alle assen vereenvoudigen. De maximaal opgegeven uitlijningsafwijking van de hoeksnelheids- en versnellings­sensoren bedraagt ±3% ten opzichte van de behuizing of het montagevlak. Gebruik bij ontwerpen die een nauwkeurigere uitlijning vereisen plaatsingsmallen voor gecontroleerde montage, assemblage-inspectie en processorgebaseerde correctie van resterende dwarsasfouten.

De juiste instellingen hangen af van de maximaal verwachte beweging en de benodigde signaalresolutie. Het hoeksnelheidsbereik van ±150°/s biedt een typische resolutie van 0,005°/s. De instelling van ±300°/s biedt een resolutie van 0,01°/s en meer meetmarge voor snellere rotaties. Het versnellingsbereik kan worden ingesteld op ±2,5 g met een typische resolutie van 0,079 mg, of op ±10 g met een typische resolutie van 0,313 mg. De nominale bandbreedtes van de gyroscoop zijn 45, 55, 90 en 110 Hz. Voor de versnellingskanalen zijn instellingen van 45, 62, 95 en 190 Hz beschikbaar. Elk kanaal is afzonderlijk configureerbaar. Zo kan de bandbreedte worden beperkt wanneer minder ruis belangrijker is dan een snelle respons op transiënten.

De sensor werkt op 2,7 tot 3,6 V, maar de volledige prestatiespecificatie geldt bij 3,15 tot 3,45 V. Zowel de opstartstroom als de stroom tijdens normaal bedrijf is gespecificeerd op maximaal 8 mA, exclusief de stroom voor het opladen van externe ontkoppelcomponenten. De volledige prestaties worden typisch na 150 ms en uiterlijk na 300 ms bereikt. De SPI-klok kan werken van 100 kHz tot 7 MHz, met berichtfrequenties van 1 Hz tot 10 kHz. De hostprocessor moet wachten tot de opstarttijd is verstreken voordat hij gekalibreerde gegevens gebruikt. Ook moet de gekozen verversingsfrequentie aansluiten op de ingestelde sensorbandbreedte.

De CMS390 werkt bij temperaturen van −40 °C tot +125 °C, maar sommige gedetailleerde biasgrenzen van de versnellingsmeter zijn gespecificeerd voor het beperktere bereik van −40 °C tot +85 °C. De temperatuurafhankelijke biasvariatie van de gyroscoop bedraagt typisch ±1,0°/s en maximaal ±1,75°/s. De schaalfactorvariatie ligt onder typisch ±1% en maximaal ±2,0%. Het geïntegreerde temperatuurkanaal heeft een typische schaalfactor van 11 LSB/°C, met grenswaarden voor offset en herhaalbaarheid van respectievelijk ±20 °C en ±5 °C. Daarmee is de temperatuuruitgang geschikt voor compensatie, niet voor nauwkeurige meting van de omgevingstemperatuur. Voor toepassingen met strenge eisen aan de nauwkeurigheid van standbepaling of navigatie moet de complete gemonteerde eenheid worden gekarakteriseerd en moet de host correcties toepassen over het verwachte temperatuurprofiel.

De gyroscoop heeft binnen de meetband tot 45 Hz een typische RMS-ruis van 0,06°/s en een maximale RMS-ruis van 0,1°/s, met een angular random walk van 0,40°/√h. De opgegeven biasinstabiliteit bedraagt 10°/h. Bij integratie zonder compensatie neemt de hoekfout dus in de loop van de tijd toe. De versnellingskanalen hebben bij een bandbreedte van 45 Hz een typische RMS-ruis van 1 mg en een maximale RMS-ruis van 2 mg, met een velocity random walk van minder dan 0,05 m/s/√h. Deze waarden zijn geschikt voor bewegingsmeting, stabilisatie, kanteldetectie en voordelige systemen voor standbepaling, maar filtering en kalibratie blijven nodig. De uiteindelijke systeemfout hangt ook af van de bandbreedte, bemonsteringsfrequentie, uitlijning bij montage, trillingen en het fusiealgoritme dat de hostprocessor gebruikt.

De behuizing meet 10,4 × 6,7 × 2,7 mm en heeft een massa van ongeveer 0,6 g. Omdat de component op zijn zijkant wordt gemonteerd, vraagt de plaatsing meer nauwkeurigheid dan bij een conventionele, vlak gemonteerde LCC-component. Dit geldt vooral wanneer de haaksheid van de assen de systeemnauwkeurigheid beïnvloedt. Het bedrijfstemperatuurbereik is −40 °C tot +125 °C, opslag is toegestaan van −55 °C tot +150 °C en de relatieve luchtvochtigheid mag maximaal 90% bedragen, zonder condensatie. De sensor is gespecificeerd voor een bedrijfsversnelling van 95 g gedurende een halve-sinuspuls van 6 ms en is in ingeschakelde toestand bestand tegen 1.000 g gedurende 1 ms. Neem daarom de printplaatlay-out, soldeerprocessen, mechanische ondersteuning en uitlijningscontroles na assemblage op in het integratieplan.

De op commando geactiveerde ingebouwde zelftest wekt bekende responsen op in de gyroscoop- en versnellingsmeterkanalen. Zo kan de host controleren of elk meetkanaal binnen de verwachte grenzen werkt. Bij +25 °C bedraagt de typische gyroscooprespons +64°/s in het bereik van ±150°/s en +107°/s in het bereik van ±300°/s. De versnellingsmeterrespons bedraagt doorgaans +1,25 g in het bereik van ±2,5 g en +6,2 g in het bereik van ±10 g. Ook de responsvariatie over het temperatuurbereik van −40 °C tot +125 °C is gespecificeerd. Daarmee kunnen temperatuurafhankelijke goed- en afkeurgrenzen worden ingesteld. De ingebouwde zelftest is nuttig bij het opstarten en tijdens onderhoud, maar vervangt geen kalibratie voor de toepassing of controle van de mechanische uitlijning.